流密码加密实验
流密码加密实验
【实验内容】
通过运算器工具实现RC4算法的加解密计算
对RC4和LSFR算法进行扩展实验
对RC4和LSFR算法的加解密进行算法跟踪
【实验原理】
流密码(stream cipher)也称为序列密码，每次加密处理数据流的一位或一个字节，加解密使用相同的密钥，是对称密码算法的一种。1949年Shannon证明只有一次一密密码体制是绝对安全的，为流密码技术的研究提供了强大的支持，一次一密的密码方案是流密码的雏形。流密码的基本思想是利用密钥K产生一个密钥流k1k2…k n对明文流M=m1m2…m n进行如下加密：C=c1c2…c n=E k1(m1)E k2(m2)…E kn(m n)。若流密码所使用的是真正随机产生的、与消息流长度相同的密钥流，则此时的流密码就是一次一密的密码体制。
流密码分为同步流密码和自同步流密码两种。同步流密码的密钥流的产生独立于明文和密文；自同步流密码的密钥流的产生与密钥和已经产生的固定数量的密文字符有关，即是一种有记忆变换的序列密码。
一、RC4流密码算法
RC4是1987年Ron Rivest为RSA公司设计的一种流密码，是一个面向字节操作、具有密钥长度可变特性的流密码，是目前为数不多的公开的流密码算法。目前的RC4至少使用128为的密钥。RC4的算法可简单描述为：对于n位长的字，有共N=2n个可能的内部置换状态矢量S=S[0],S[1],…,S[N-1]，这些状态是保密的。密钥流K由S中的2n个元素按一定方式选出一个元素而生成，每生成一个密钥值，S中的元素就重新置换一次，自始至终置换后的S包含从0到N-1的所有n比特数。
RC4有两个主要算法：密钥调度算法KSA和伪随机数生成算法PRGA。KSA算法的作用是将一个随机密钥变换成一个初始置换，及相当于初始化状态矢量S，然后PRGA利用KSA 生成的初始置换生成一个伪随机数出序列。
密钥调度算法KSA的算法描述如下：
fori=0 to N-1 do
S[i]=i;
j=0;
fori=0 to N-1 do
j=(j+S[i]+K[i mod L]) mod N;
swap(S[i],S[j]);
初始化时，S中元素的值被设置为0到N-1，密钥长度为L个字节，从S[0]到S[N-1]对于每个S[i]根据有密钥K确定的方案，将S[i]置换为S中的另一个元素。
伪随机数生成算法PRGA的算法描述如下：
i=0;
j=0;
while(true)
i=(i+1) mod N; j=(j+S[i])mod N; swap(S[i],s[j]);
output k=S[(S[i]+S[j])mod N]; PRGA 算法主要完成密钥流的生成，从S[0]到S[N-1]，对每个S[i]，根据当前S 的值，将S[i]与S 中的另一个元素置换，，当S[N-1]完成置换后，操作再从S[0]开始重复。 加密时将K 值与下一个明文字节异或；解密时将K 值与下一密文字节异或。
二、 基于LFSR 的流密码
线性反馈移位寄存器(Linear Feedback Shift Register,LFSR)是产生密钥流最重要的部件。如图1.1.3-1所示，GF(2)上一个n 级反馈移位寄存器由n 个二元存储器与一个反馈函数f(a 1,a 2,…,a n )组成；每一个二值(0,1)存储器称为反馈移位寄存器的一级，a i 表示第i 级存储器的内容；在某一时刻，这些级的内容构成该反馈移位寄存器的一个状态，共有2n 个可能的状态，每一状态对应一个n 维向量(a 1,a 2,…,a n )。
图1.1.3-1
在主时钟确定的周期区间上，每一级存储器a i 都就将其内容传递给下一级a i-1，并根据寄存器当前的状态计算f(a 1,a 2,…,a n )的值作为a i 下一时刻的内容，即从一个状态转移到下一状态。 若反馈移位寄存器的反馈函数f(a 1,a 2,…,a n )=c n a
1
c n-1
a 2
…c 1a n ，其中系数c i =0,1，加法为
模2加，即该反馈函数是a 1,a 2,…,a n 的线性函数，则称之为线性反馈移位寄存器，用LFSR 表示，如图1.1.3-2所示。令a i (t)便是t 时刻第i 级的内容，则有：
图1.1.3-2
基于LSFR 的流密码反馈加密体制如下： 设密钥为c 1,c 2,…,c n ，a 1,a 2,…,a n 的初始状态为s 1,s 2,…,s n ，其中c n =1。设明文为m=m 1m 2…m n ，密文为c=e 1e 2…e n ，则有：
对应的基于LSFR 的加解密过程如图1.1.3-3和图1.1.3-4所示。
明文密文
图
1.1.3-3
明文
图1.1.3-4
【实验环境】
ISES 客户端
Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器
【实验步骤】
一、 RC4
选择RC4标签，进入RC4算法的实验面板。 (一) 加解密计算
(1) 加密
参照RC4实验原理，在明文栏输入所要加密的明文，在密钥栏输入相应的密钥，如图1.1.3-5所示。
图1.1.3-5
点击“加密”按钮，在密文文本框内会出现加密后的16进制密文，如图1.1.3-6所示。
图1.1.3-6
(2) 解密
在密文栏相应的文本框内输入所要解密的16进制密文，在密钥栏输入相应的密钥，如图
1.1.3-7所示。
图1.1.3-7
点击“解密”按钮，在明文文本框内就会出现解密后的明文，如图1.1.3-8所示。
图1.1.3-8
(二)扩展实验
(1)点击扩展实验下的“RC4扩展实验”按钮，进入RC4扩展实验窗体。
(2)初始化密钥
在密钥文本框中输入一个密钥短语，点击“初始化密钥”按钮，生成RC4流密码的S-box 初始值，如图1.1.3-9所示。
图1.1.3-9
(3)观察加密过程
在明文文本框中输入一个ASCII字符串，点击“加密”按钮，在密文文本框内就会出现加密后的16进制密文，如图1.1.3-10所示。
图1.1.3-10
注：也可以在明文文本框中输入16进制的数值。
(4)观察解密过程
点击“解密”按钮，在“解密后的明文”文本框内就会出现解密后的明文，如图1.1.3-11所
示。
图1.1.3-11
注：为了比对解密后的明文与初始明文，可以点击“十六进制形式”按钮，即可。
(三)算法跟踪
选择RC4算法，在算法计算的相应区域输入明/密文和密钥；点击“跟踪加密”/“跟踪解密”按钮，进入调试器，选择对应的算法函数进行算法跟踪；跟踪完成后会自动返回实验界面显示计算结果；切换回调试器，停止调试，关闭调试器，不保存工程。
具体步骤可参照古典密码实验中实验步骤二。
二、LFSR
选择LFSR标签，进入LFSR流密码的实验面板。
(一)加密过程
设定线性移位寄存器的反馈函数。事先选定一个线性移位寄存器的反馈函数，如
初始值（十六进制），如图1.1.3-12所示。
图1.1.3-12
在明文文本框中输入待加密的ASCII字符（也可以输入二进制串，由该文本框右边的提示而定），然后点击“加密”按钮，即可得到二进制密文码流，如图1.1.3-13所示。
图1.1.3-13
(二)解密过程
直接点击“解密”按钮，即可得到序列密码的解密结果，如图1.1.3-14所示。
图1.1.3-14
注：为了比对解密后的明文与初始明文，可以点击“二进制形式”按钮，即可。
(三)算法跟踪
点击“算法跟踪按钮”，进入调试器，选择对应的算法函数进行算法跟踪；跟踪完成后会自动返回实验界面显示计算结果；切换回调试器，停止调试，关闭调试器，不保存工程。
具体步骤可参照古典密码实验中实验步骤二。
【实验思考】
比较RC4与LSFR的异同
对照RC4和LSFR的原理，根据算法跟踪实验画出算法函数的主要流程图
计算LSFR实验中的线性反馈移位寄存器的周期
思考两个流密码算法的安全性和优缺点
密码学：解密与加密
这串字在你看来毫无意义，而且它本该如此，因为这是一段加密密码，是信息加密后的结果。但如果我告诉你我所做的，只是把句子里面的每一个字母按照字母表顺序向后移动了一位的话，你就会知道这串字可以翻译成这样。 为了加密短信息，你需要两个关键部分：密码和密钥。密码是一系列规则，告诉你如何加/解密信息，比如前面的密码就是把字母按着照字母表顺序移动特征的位数。密钥告诉你具体如何使用这些规则，否则每次加密的结果都会是一样的，这会使得信息很容易被解码。前面的密码中，密钥为一,因为我们将字母按照字母表向右移动了一位。为了解密信息，你需要知道使用的是何种密码，并且要知道使用的密钥是多少，或者你想破解密文，将可以将所有可能的密钥都尝试一遍，也可以分析密文，尝试倒推结果，这被称作破译。但是有没有可能提出一种密码和密钥的组合，使得加密结果与信息永远没法对应吗？也就是说，是否存在不可破解的密码呢？ 人们不断在提出新的，更好的密码，但是很难让密码变得完全不可破解，因为无论你使用何种规则加密信息，只要拥有充足的时间和充足的数据，总能发现加密的规律。我最开始给大
家看到密码，是最古老简单的信息加密方式，这种加密方式常被称为凯撒密码。在凯撒密码中，密钥只是一个数，代表我们将字母向右移动的位数，但是这个密码很容易被破解，即使在你不知道密钥的前提下。因为你可以将25种可能全部尝试一遍，来解码信息。整个字母表可能移动的位数是有限的，字母表中只有26个字母，因此只有25中移位的可能。 凯撒密码属于最简单的一类密码，称为单表代换密码。在这类密码中，信息中的每一个字母都被唯一映射为密文中的一个字母，并且在整个加密过程中，这种映射关系是不变的，简单的说，这种加密方式就是扰乱字母表顺序，在这种情况下，密钥还是一个列表，表示每个字母的映射结果。这种方法中，加密信息的可能映射一共有4*10*26种，所以你估计觉得这密码很难破解。不过我们有很多种方法来破解信息，将所有可能的密钥都尝试一遍，是最显然，也是最没创意的方法，这种方法也有一个很没创意的名字，穷举法。 你也可以尝试一些比较巧妙的方法来破解密码，比如有种方法叫频率分析。这种方法的核心点在于，每一种语言都有其特定的语言特性，举个例子，在英语中字母E出现的频率最高。在我上面说的这句话里，一共出现了7次字母E。还有一些单词，如THE，用的频率非常高，如果不用THE，甚至很难构造完整的句子，密码学家称这些单词为明密对照文。频率
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密码学应用与实践课程实验报告 实验 1：实现 DES密码体制 一、实验目的 1.编写程序实现 DES的加、解 密：1）编程构造 DES的密钥； 2）应用上述获得的密钥将一段英文或文件进行加、解密。 2.用 DES算法实现口令的安全 二、实验内容 1.DES原理 DES综合运用了置换，代换，移位多种密码技术，是一种乘积密码。在算法结构上采用迭代 结构，从而使其结构清晰，调理清楚，算法为对合运算，便于实现，运行速度快。DES使用了初始置换IP 和 IP-1 各一次（相应的置换看算法描述图表）置换P16 次，安排使用这 3 个置换的目的是把数据彻底打乱重排。选择置换 E 一方面把数据打乱重排，另一方面把32 位输入扩展为48 位，算法中除了S- 盒是非线性变换外，其余变换均为显示变换，所以保密 的关键是选择S- 盒。符合以下 3 条准则： （1）对任何一个 S- 盒而言，没有任何线性方程式等价于此S-盒的输出输入关系，即是S- 盒是非线性函数。 （2）改变 s- 盒的任何一位输入，都会导致两位以上的输出改变，即满足" 雪崩效应 " 。（3）当固定某一个位的输入时，S- 盒的 4 个出位之间，其中0 和 1 的个数之差小。这个准 则的本质是数据压缩，把四位输入压缩为 4 位输出。选择 S-盒函数的输入中任意改变数位， 其输出至少变化两位。因为算法中使用了16 次迭代，大大提高了保密性。 2.DES算法由加密、解密和子密钥的生成三部分组成 1)加密 DES算法处理的数据对象是一组64 比特的明文串。设该明文串为m=m1m2m64 (mi=0 或 1) 。明文串经过64 比特的密钥K 来加密，最后生成长度为64 比特的密文E。其加密过程图示如下：
非对称加密-张儒雅
实验二非对称加密实验 姓名：张儒雅学号：20111120075专业：信息安全 指导老师：金鑫成绩： 一、实验目的 了解非对称密码的加密和解密特点，理解加密解密与数字签名的基本原理，掌握PGP加密的原理，使用PGP加密软件加密信息。 了解PGP的各种原理后，安装PGP以及在安装后使用PGP加密文件以及邮件！ 二．实验内容 1.实验原理： 在此次实验中所使用PGP加密是一种基于公钥原理以对在通信领域中对其内容进行加密以保证通信的安全性 加密电子邮件： 我们一般的Email是明码传送的，在经过Internet上多个主机转发后，我们无法保证它不曾被他人截获过。使用PGP则可以非常安全地发送机密信件。首先用明码传送或查数据库服务器得到收件人的"publickey"，然后用这个"public key"先加密要发他的信件，再发送出去。由于这封信只有与这个"publickey"对应的"private key"能解，而" private key"只掌握在收件人手中，即使别人截获这封信也不可能解得开，从而保证了信件的安全。 电子签名： 当您往INTERNET上发送一篇文章或一个文件时，别人怎么保证这是您发的而不是冒名顶替的呢？用电子签名就可以解决这个问题。您先用您的"privatekey"加密您的签名，然后发出去。别人收到以后就用您的"public key"去解，如果解开了，那您就是货真价实的了。解不开的话，肯定是冒名顶替的。因为您的"privatekey"只有您个人才拥有，谁都不可能伪造。 2.实验步骤 在本次实验中首先安装PGP，在windows xp操作系统上进行实验 1.安装步骤： （此处大致描述一下） 点击安装程序，我们在这里选择在WindowsXP中安装的是PGP8的软件，点击打开安装界面后按照步骤选择操作，在第二步选择组件时注意一下：
加密技术及密码破解实验报告
第九章、实验报告 实验一、设置Windows启动密码 一、实验目的：利用Windows启动密码保存重要文件。 二、实验步骤： 1、在Windows XP系统中选择开始——运行，在打开输入框中“syskey.exe”,点击确定，打开“保证Windows XP账户数据库的安全”对话框。 2、单击【更新】，打开【启动密码】对话框，然后输入密码，在【确认】文本框中再次输入密码，单击【确定】
实验二、为word文档加密解密 一、实验目的:保护数据的安全 二、实验步骤： 1、打开一个需要加密的文档，选择【工具】——【选项】——【安全性】然后输入想要设置打开文件时所需的密码 2、单击【高级(A)】打开加密类型对话框，选中【加密文档属性】复选框，单击【确定】。
3、打开文件的【确认密码】对话框，输入打开文件时需要的密码，单击【确定】，随即打开【确认密码】对话框，输入密码。 4、保存文件后，重新打开Word文档，打开【密码】，输入打开文件所需的密码，单击【确定】输入修改的密码，单击【确定】 破解word密码 （1）安装Advanced Office Password Recovery软件，安装完成后打开需要破解的word 文档，进行暴力破解，结果如图所示： 实验三、使用WinRAR加密解密文件
一．实验目的：加密文件，保证文件的安全性。 二．实验步骤： 1、在需要加密的文件夹上右击，选中【添加到压缩文件】打开【压缩文件名和参数】 2、选中【压缩文件格式】组合框中的【RAR】并在【压缩选项】中选中【压缩后删除源文件】然后切换到【高级】，输入密码，确认密码。 3、关闭对话框，单击确定，压缩完成后，双击压缩文件，系统打开【输入密码对话框】 破解WinRAR加密的文件 （1）安装Advanced RAR Password Recovery软件，打开WinRAR加密文件，进行暴力破解，获得密码。结果如图：
密码学实验指导
密码学实验指导
目录 实验一凯撒密码算法实验 1 实验二维吉利亚密码算法实验 5 实验三普莱费尔密码算法实验 9 实验四 IDEA密码算法实验 17 实验五 BCH纠错编码算法任务书 27
实验一凯撒密码算法实验 1 实验目的 通过实验熟练掌握凯撒密码算法，学会凯撒密码算法程序设计，提高C++程序设计能力。 2 实验学时：2 实验类别：验证实验■综合性实验□设计性实验□ 3 实验环境 软件环境Windows Xp/Windows 2000 Visual c++/Turbo c++ 3.0 硬件系统Pentium 4 3.0G 512MRAM 计算机等 4 算法原理 按照a～z依次对应0～25编码，变量K存放密钥－正整数。变量M存放一明文字符ASCII码，变量C存放M中的数据经加密后得到的一密文字符的ASCII码。 加密算法：C≡（M+K）mod 26，如此继续下去，实现逐个字符进行加密。 5 实验步骤与内容 1）编写程序 2）编辑录入 3）记录调试及进行情况 4）程序结构说明文档 5）程序使用说明文档 6 思考密钥K的有效的最小取值范围 7 实验总结与体会 8 要求提交完整的实验报告 9 参考程序代码 #include
int getKey() { int key; cout<<"请输入密钥："; cin>>key; return key; } //将明文中的字符全部转化为大写的函数change() void change(char s[]) { int i; for(i=0;i
非对称加密实验
非对称加密实验 【实验环境】 ISES客户端 Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器 【实验内容】 通过运算器工具实现RSA和ElGamal算法的加解密计算 手工计算RSA密钥并检验，将其应用于签名中并验证 对RSA密钥生成、RSA密钥加密、ElGamal参数生成、ElGamal密钥生成和ElGamal加密进行算法跟踪 非对称加密实验 【实验原理】 非对称密码体制又称为公钥密码体制，加解密使用公私钥密钥对，私钥由密钥拥有者保管，公钥可以公开，基于公开渠道进行分发，解决了对称密钥体制中密钥管理、分发和数字签名等难题。 一、 RSA算法 RSA公钥算法由Rivest、Shamir、Adleman于1978年提出的，是目前公钥密码的国际标准。算法的数学基础是Euler定理，是基于Deffie-Hellman的单项陷门函数的定义而给出的第一个公钥密码的实际实现，其安全性建立在大整数因子分解的困难性之上。 RSA算法的明文空间M=密文空间C=Z整数，其算法描述如下: n (1) 密钥生成 随机选择两个大素数p和q，计算n=p?q，;选择一个随机整数e<，满足，计算整数;公开公钥(n,e)，安全的销毁p、q和，并保留(d,n)作为私钥。
(2) 加密 (3) 解密 使用中国剩余定理可以加速RSA密码算法的实现。 二、 ElGamal算法 ElGamal算法是Deffie-Hellman单项陷门函数的一个成功应用，把函数转化为公钥加密体制，其安全性建立在有限域上的离散对数问题。 ElGamal算法的描述如下: (1) 密钥生成 随机选择一个素数p，计算p个元素的有限域的乘法群的一个随机乘法生成元g;均匀随机地在模p-1的整数集合中选取x，计算;把(p,g,y)作为公钥公开，把(p,g,x)作为私钥。 (2) 加密 均匀随机地在模p-1的整数集合中选取k，消息m 实验2 古典密码 1.实验目的 （1）了解古典密码中的基本加密运算。 （2）了解几种典型的古典密码体制。 （3）掌握古典密码的统计分析方法。 2.实验内容 （1）古典密码体制 ①简单移位加密（单表代换） 该加密方法中，加密时将明文中的每个字母向前推移K位。经典恺撒密码加密变换就是这种变换，取k=3。 步骤1：打开CAP4软件，并加载实验一附带的“mw.txt”，如图2-1所示。 图2-1加载文件 步骤2：采用恺撒加密方法手工加密“mw.txt”;打开CAP4菜单栏“Cipher”菜单项选择“simple shift”选项，并选择移位值“shift value”为3，加密步骤1中加载的文件，如图2-2所示。 图2-2 参数设置 图2-3加密文件 步骤3：比较二者的加密结果是否相同。 步骤4：点击CAP4软件中的“Simple analysis”下的“shift”键，观察恺撒加密法的可能密钥值，并分析其攻击的难度，如图2-4所示。 图2-4密钥分析 ②仿射密码加密（单表代换） 在仿射密码加密(affine cipher)中，字母表中的字母被赋予一个数字，例如，a=0,b=1,c=2,…,z=25.仿射密码加密法的密钥为0~25之间的数字对（a,b）。a与26的最大公约数必须为1，这就是说能整除a和26的数只有1.现在假设m为明文字母的数字，而c为密文字母的数字，那么，这两个数字之间有如下关系： c=(am+b)(mod 26) m=a-1(c-b)(mod 26) 其中，（mod 26）的操作是：除以26，得其余数。 例如，选取密钥为（7，3）。因为7与26互素，也就是只有公约数1，所以（7，3）可以作为仿射密码的加密钥。将“hot”转换成数字7、14、19，利用仿射等式生成： c(H)=(7×7+3) mod 26=52 mod 26=0,即为字母“a“。 c(O)=(7×14+3) mod 26=101 mod 26=23,即为字母“x“. c(T)=(7×19+3) mod 26=136 mod 26=6,即为字母”g”. 这样，对于这个密钥，”hot”变成了“axg“. 实验一经典密码学实验 【实验原理】 古典密码算法历史上曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 1．替代密码 替代密码算法的原理是使用替代法进行加密，就是将明文中的字符用其它字符替代后形成密文。例如：明文字母a、b、c、d ，用D、E、F、G做对应替换后形成密文。 替代密码包括多种类型，如单表替代密码、多明码替代密码、多字母替代密码、多表替代密码等。下面我们介绍一种典型的单表替代密码，恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法，就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第k个字母替代。它的加密过程可以表示为下面的函数： E(m)=(m+k) mod n 其中：m为明文字母在字母表中的位置数；n为字母表中的字母个数；k为密钥；E(m)为密文字母在字母表中对应的位置数。 例如，对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设k=4，则按照上式计算出来的密文为L： E(8) = (m+k) mod n = (8+4) mod 26 = 12 = L 2．置换密码 置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。置换密码有时又称为换位密码。 矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中字母，从而形成密文。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6列的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s 实验报告样式 湖北文理学院《对称密码算法DES》 实验报告 专业班级： 姓名： 学号： 任课教师： 2014 年9 月29 日 实验项目名称 一、实验目的 理解对称加密算法的原理和特点；理解DES算法的加密原理。 二、实验原理 对称密钥加密机制即对称密码体系，也称为单钥密码体系和传统密码体系。对称密码体系通常分为两大类，一类是分组密码（如DES、AES算法），另一类是序列密码（如RC4算法）。 对称密码体系加密和解密时所用的密钥是相同的或者是类似的，即由加密密钥可以很容易地推导出解密密钥，反之亦然。同时在一个密码系统中，我们不能假定加密算法和解密算法是保密的，因此密钥必须保密。发送信息的通道往往是不可靠的或者不安全的，所以在对称密码系统中，必须用不同于发送信息的另外一个安全信道来发送密钥。 三、实验内容及过程 本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。 首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。 一．DES加密解密 （1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：HelloWorld 。 （2）在密钥窗口输入8（64位）个字符的密钥k，密钥k= abcdefgh 。单击“加密”按钮，将密文导出到DES文件夹（D:\Work\Encryption\DES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。 （3）单击“导入”按钮，从同组主机的的DES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行DES解密。 （4）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。 二．DES算法 本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“演示”页签,向64位明文中输入8个字符（8*8bit=64），向64位密钥中输入8个字符（8*8bit=64）。点击“加密”按钮。完成加密操作，分别点击“初始置换”、“密钥生成演示”、“十六轮加密变换”和“终结置换”按钮，查看初始置换、密钥生成演示、十六轮加密变换和终结置换的详细加密操作流程。 四、实验总结与体会 本次试验主要考察对称加密算法的原理和特点以及理解DES算法的加密原理。我们在虚拟机的windows环境下进行了试验操作，在实验的过程中有许多的细节需要注意，首先在进入虚拟机环境时，要选择windows环境，虽然linux系统下也可以进行试验操作但是与本次实验要求不符而无法得出正确的实验结果。在加密完成后，需要传输到队友的电脑上进行解密操作，而传输对IP地址有严格的要求，若IP地址修改过则无法正常传输。 在老师的帮助和同学的协助下顺利完成了本次实验，通过这次实验，对DES算法有了更深的了解，一些课堂上的疑问也得到了解决。 一、实验背景与目的 通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext）、密文（ciphertext）、加密密钥(encryption key)、解密密钥（decryption key）、加密算法(encryption algorithm)、解密算法(decryption algorithm)等。 二、实验环境 Visual C++6.0 三、实验内容 (1)用C\C++语言实现仿射变换（Affine）加/解密算法；2） (2)用C\C++语言实现统计26个英文字母出现的频率的程序； (3)利用仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再利用统计 软件对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规 律。 其中a, b为密钥， 25 , 0≤ ≤b a ，且gcd(a, 26)=1 实验要求：加/解密程序对任意满足条件的a、b都能够处理。仿射变换： 加密： ()26 mod , b am m E c b a + = = 解密： ()()26 mod 1 , b c a c D m b a - = =- 四、实验原理 一个仿射变换对应于一个矩阵和一个向量的乘法，而仿射变换的复合对应于普通的矩阵乘法，只要加入一个额外的行到矩阵的底下，这一行全部是0除了最右边是一个1，而列向量的底下要加上一个1。仿射变换原理在基于MQ问题的多变元公钥密码中,公钥一般是方程组,但是这种没有处理的方程组很容易受到插值法的攻击,例如:首先在q元有限域上选取个变量以及个变量。构造方程组:这里面公钥信息方程组就是:其中是明文信息,而则是密文。可以看出这样的公钥信息很容易受到插值法的攻击,下面使用仿射将 密码学实验报告（本文档为Word版本，下载后可自由编辑） 项目名称：××××××××× 项目负责人：××× 联系电话：××××× 编制日期：××××× 密码学实验报告 实验目的：掌握Caesar密码加密解密原理，并利用VC++编程实现。 实验内容：Caesar密码的加密原理是对明文加上一个密钥（偏移值）而得到密文。假设密钥为3，那么字母“a”对应的ASCII码为97，加上3得100正好是字母“d”的ASCII码值， 实验说明:加密实现的两种方式，只限定英文字母（区分大小写），加密时，根据明文字符是小（大）写字母，采用加密运算： 密文字符=“a”或“A”+（明文字符-“a”或“A”+password%26+26）%26 如果输入其他字符，则直接原样输出，不作处理 可以是任意字符 加密时，我们不做任何区分，直接利用Caesar密码算法 密文字符=明文字符+password 解密反之。 实验结果： void CCaesarDlg::OnButton1() //加密按钮 { UpdateData(TRUE); //从界面上的输入的值传入成员变量 m_crypt=m_plaintxt; //密文进行初始化，它与明文的长度是相同的 for(int i=0;i 对称加密算法 一、网络安全 1.网络安全 (1) 网络的安全问题：有以下四个方面 A. 端－端的安全问题，主要指用户(包括代理)之间的加密、鉴别和数据完整性维护。 B. 端系统的安全问题，主要涉及防火墙技术 C. 安全服务质量问题，主要指如何保护合法用户的带宽，防止用户非法占用带宽。 D. 安全的网络基础设施，主要涉及路由器、DNS服务器，以及网络控制信息和管理信息的安全问题。 (2)网络的安全服务：有以下五个方面 A．身份认证：这是考虑到在网络的应用环境下，验证身份的双方一般是通过网络而非直接交互，所以传统的验证手段如根据对方的指纹等方法就无法应用。同时大量的黑客随时都可能尝试向网络渗透，截获合法用户的口令并冒充顶替，以合法身份入网。所以应该提供一种安全可靠的身份认证的手段。 B.授权控制：授权控制是控制不同用户对信息资源的访问权限。授权控制是以身份认证为基础的。通过给不同用户的提供严格的不同层次和不同程度的权限，同时结合可靠的身份认机制，可以从很大程度上减少非法入侵事件发生的机会。 C.数据加密：数据加密技术顾名思义。在互联网上应用加密技术来保证信息交换的可靠性已经的到了人们普遍的认可，已经进入了应用阶段。目前的加密技术主要有两大类：一类是基于对称密钥加密的算法，另一类是基于非对称密钥加密的算法。它们都已经达到了一个很高的强度，同时加密算法在理论上也已经相当的成熟，形成了一门独立的学科。而从应用方式上，一般分成软件加密和硬件加密。前者成本低而且实用灵活，更换也方便；而后者加密效率高，本身安全性高。在应用中，可以根据不同的需要来进行选择。 D.数据完整性：数据完整性是指通过网上传输的数据应该防止被修改、删除、插入、替换或重发，以保证合法用户接收和使用该数据的真实性。 E.防止否认：在网上传输数据时，网络应提供两种防止否认的机制：一是防止发送方否认自己发送过的信息，而谎称对方收到的信息是别人冒名或篡改过的；二是防止接收方否认自己收到过信息。利用非对称加密技术可以很好的实现第一个否认机制。 二、加密技术 (1) 加密技术的产生和发展 A. 古代，目前记录的比较早的是一个在公元前2世纪，由一个希腊人提出来的，26个字母放在一个5×5的表格里，这样所有的源文都可以行列号来表示。 B. 近代，在第二次世界大战里，密码机(如紫罗兰)得到了比较广泛的已经技术，同时破译密码的技术也得到了发展，出现了一次性密码技术。同时密码技术也促进了计算机的发展。 C. 现代，由于计算机和计算机网络的出现，对密码技术提出了更高的需求。密码学的论文和会议不断的增加，以密码技术为主的商业公司开始出现，密码算法层出不穷，并开始走向国际标准化的道路，出现了DES，AES等国家(美国的)标准。同时各个国家和政府对密码技术也越来越重视，都加密技术的出口和进口都作了相当严格的规定。 (2) 加密技术的分类 A．对称加密技术 a. 描述 对称算法（symmetric algorithm），有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，同时解密密钥也可以从加密密钥中推算出来。而在大多数的对称算法中，加密密钥和解密密钥是相同的。所以也称这种加密算法为秘密密钥算法或单密钥算法。它要求发送方和接收方在安全通信之前，商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密，所以密钥的保密性对通信性 日常生活中我们通常会分享一些个人视频，但处于隐私考虑，我们会想到给文件加密，嗯，不错，但是我们常用的的视频格式是不支持文件加密的，怎么办？看到网上一些网站有时分享软件时会将软件打包成RAR或ZIP压缩格式并加密，只有访问网站源地址才能获得密码，即提高了网站访问量又将一些不太好找的软件分享给大家。那么我们就依照这个思路用压缩软件压缩视频并加密后上传到各大网盘分享给朋友，这样不仅间接的将视频进行了加密，保护了我们的个人隐私，更是将较大的视频文件批量的进行了分享。但很多人只进行过文件的解压/压缩，并不知道如何加密或者是并不会进行灵活的加密密码管理，这里笔者就像大家介绍一下如何给文件加密压缩并管理密码。 一般的常规方法是选定要压缩的文件并右击，在弹出的菜单中选择“添加到压缩文件” 弹出压缩选项，1.选定压缩格式 2.点击“设置密码”在这里笔者要说一下，如果选定RAR格式，在解压或打开时不会显示包内文件名，而选定ZIP格式，在解压或打开时会显示包内文件名，所以笔者建议大家如果对文件的保密程度要求较高那么就选RAR格式，因为ZIP格式不支持文件名加 密。 设置好密码点击“确定” 等待文件压缩好，这样就完成了文件的压缩加密 当然，我们有时要对没有加密的压缩文件设定密码，需要注意的是下列方法需要使用好压软件，并且文件格式为ZIP（RAR文件不支持），笔者上述使用的WINRAR无法进行下列操作，大家需要用好压进行操作。 先打开这个压缩文件，点击“文件”-“密码” 弹出窗口后选择“密码”选项卡，点击“设置新的密码”设置好密码然后点击“确定”即可 如果你想把压缩包中的密码清除掉，则选“清除已有密码”，然后点“确定”，会弹出提示让你输入之前设置的密码，输入后确定即可清除掉密码 下面笔者再介绍一下在WINRAR中的文件压缩密码管理 首先打开WINRAR，然后选择“选项”-“设置” 现代密码学 实 验 报 告 院系：理学院 班级：信安二班 姓名： 学号： 前言 密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义。密码学包括密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学。研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。 密码学在信息安全中占有非常重要的地位，能够为信息安全提供关键理论与技术。密码学是一门古老而深奥的学问，按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础，为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。 古典密码算法实验 在密码编码体制中有两种基本也是古老的编码体制一直沿用至今，它们是代替密码和置换密码，其历史悠久并且是现代密码体制的基本组成部分，在密码学中占有重要地位。古典密码是密码学发展的一个阶段，也是近代密码学产生的渊源，一般把Shannon 在1949 年发表“保密系统的通信理论”之前的时期称为古典密码时期。尽管古典密码大多比较简单，一般可用手工或机械方式实现，且都可用统计分析方法破译，目前已很少采用。但是，古典密码所采用的代替技术和置换技术仍然是现代分组密码算法设计的基础，了解它们的设计原理，有助于理解、设计和分析现代密码。 一、实验目的 通过编程实现经典的代替密码算法和置换密码，包括移位密码、维吉尼亚密码、周期置换密码、列置换密码，加深对代替技术的了解，为现代分组密码实验奠定基础。 二、实验原理 代替（Substitution）是古典密码中基本的处理技巧，就是将明文字母由其他字母表中 关于凯撒密码的实现原理 班级：姓名：学号：指导老师： 一、设计要求说明 1、设计一个凯撒密码的加密和解密的程序，要求输入一段字符和密码，输出相应的密文，完成加密过程； 若输入被加密的密文及解密密钥，能还原出原文，完成解密。 2、语言不限，工具不限，独立完成，参加答辩。 3、严格按照格式的要求完成文档，在第六部分的运行结果分析中，要求抓图说明。 二、基础知识介绍 凯撒密码的历史 凯撒密码（caeser）是罗马扩张时期朱利斯?凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传递的作战命令。它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。 古罗马随笔作家修托尼厄斯在他的作品中披露，凯撒常用一种“密表”给他的朋友写信。这里所说的密表，在密码学上称为“凯撒密表”。用现代的眼光看，凯撒密表是一种相当简单的加密变换，就是把明文中的每一个字母用它在字母表上位置后面的第三个字母代替。古罗马文字就是现在所称的拉丁文，其字母就是我们从英语中熟知的那26个拉丁字母。因此，凯撒密表就是用d代a，用e代b，……，用z代w。这些代替规则也可用一张表格来表示,所以叫“密表”。 基本原理 在密码学中存在着各种各样的置换方式，但所有不同的置换方式都包含2个相同的元素。密钥和协议(算法)。凯撒密码的密钥是3，算法是将普通字母表中的字母用密钥对应的字母替换。置换加密的优点就在于它易于实施却难于破解. 发送方和接收方很容易事先商量好一个密钥，然后通过密钥从明文中生成密文，即是敌人若获取密文，通过密文直接猜测其代表的意义，在实践中是不可能的。 凯撒密码的加密算法极其简单。其加密过程如下： 在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥）（在这里k1=k2,不妨记为k）。凯撒密码的加密过程可记为如下一个变换：c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数） 同样，解密过程可表示为： m≡c+k mod n （其中n为基本字符个数） 对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit的二进制数。显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255次即可破译。当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率分析法对其仍是有效的。 加密解密算法 恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）： 明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如： 明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG 密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ 恺撒密码的加密、解密方法还能够通过同余数的数学方法进行计算。首先将字母用数字代替，A=0，B=1，...，Z=25。此时偏移量为n的加密方法即为： 课程实验报告 课程密码学实验 学院通信工程学院 专业信息安全 班级14083611 学号14084125 学生姓名刘博 实验名称DES密码实验 授课教师胡丽琴 DES密码实验 一、实验要求： 1、了解分组密码的起源与涵义。 2、掌握DES密码的加解密原理。 3、用Visual C++实现DES密码程序并输出结果。 二、实验内容： 1、1949年，Shannon发表了《保密系统的通信理论》，奠定了现代密码学的基础。他还指出混淆和扩散是设计密码体制的两种基本方法。扩散指的是让明文中的每一位影响密文中的许多位，混淆指的是将密文与密钥之间的统计关系变得尽可能复杂。而分组密码的设计基础正是扩散和混淆。在分组密码中，明文序列被分成长度为n的元组，每组分别在密钥的控制下经过一系列复杂的变换，生成长度也是n的密文元组，再通过一定的方式连接成密文序列。 2、DES是美国联邦信息处理标准(FIPS)于1977年公开的分组密码算法，它的设计基于Feistel对称网络以及精心设计的S盒，在提出前已经进行了大量的密码分析，足以保证在当时计算条件下的安全性。不过，随着计算能力的飞速发展，现如今DES已经能用密钥穷举方式破解。虽然现在主流的分组密码是AES，但DES的设计原理仍有重要参考价值。在本实验中，为简便起见，就限定DES 密码的明文、密文、密钥均为64bit，具体描述如下： 明文m是64bit序列。 初始密钥K是64 bit序列(含8个奇偶校验bit)。 子密钥K1, K2…K16均是48 bit序列。 轮变换函数f(A,J)：输入A(32 bit序列), J(48 bit序列)，输出32 bit序列。 密文c是64 bit序列。 1)子密钥生成： 输入初始密钥，生成16轮子密钥K1, K2 (16) 初始密钥(64bit)经过置换PC-1，去掉了8个奇偶校验位，留下56 bit，接着分成两个28 bit的分组C0与D0，再分别经过一个循环左移函数LS1，得到C1与D1，连成56 bit数据，然后经过置换PC-2，输出子密钥K1，以此类推产生K2至K16。 对称密码基本加密实验 【实验内容】 通过运算器工具实现DES、3DES、IDEA、AES-128/192/256、SMS4等算法的加解密计算 通过流程演示工具完成DES算法加解密运算的逐步演示和实例演示 通过轮密钥查看工具查看3DES和AES的轮密钥生成过程 查看AES算法逐步计算的动画演示 对DES、3DES、IDEA、AES-128/192/256、SMS4等算法的加解密进行扩展实验 对DES、3DES、IDEA、AES-128/192/256、SMS4等算法的加解密进行算法跟踪 对称密码基本加密实验 【实验原理】 对称密码体制使用相同的加密密钥和解密密钥，其安全性主要依赖于密钥的保密性。分组密码是对称密码体制的重要组成部分，其基本原理为：将明文消息编码后的序列m0,m1,m2,…,m i划分为长度为L(通常为64或128)位的组m=(m0,m1,m2,…,m L-1)，每组分别在密钥k=(k0,k1,k2,…,k t-1)(密钥长度为t)的控制下变换成等长的一组密文输出序列c=(c0,c1,c2,…,c L-1)。分组密码的模型如图1.1.4-1所示。 012t-1012t-1 图1.1.4-1 分组密码实际上是在密钥的控制下，从一个足够大和足够好的置换子集中简单而迅速地选出一个置换，用来对当前输入的明文分组进行加密变换。现在所使用的对称分组加密算法大多数都是基于Feistel分组密码结构的，遵从的基本指导原则是Shannon提出的扩散和混乱，扩散和混乱是分组密码的最本质操作。 分组密码与流密码的对比：分组密码以一定大小的分组作为每次处理的基本单元，而流密码则以一个元素(如一个字母或一个比特)作为基本的处理单元；流密码使用一个随时间变化的加密变换，具有转换速度快、低错误传播的优点，软硬件实现简单，缺点是低扩散、插入及修改不敏感；分组密码使用的是一个不对时间变化的固定变换，具有扩散性好、插入敏感等优点，缺点是加解密处理速度慢、存在错误传播。 一、DES算法 数据加密标准(Data Encryption Standard,DES)中的算法是第一个也是最重要的现代对称加密算法，其分组长度为64比特，使用的密钥长度为56比特(实际上函数要求一个64位的密钥作为输入，但其中用到的有效长度只有56位，剩余8位可作为奇偶校验位或完全随意设置)，DES加解密过程类似，加解密使用同样的算法，唯一不同的是解密时子密钥的使用 实验五古典密码算法 实验目的： 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。 实验环境： 运行Windows 或Linux 操作系统的PC 机，具有gcc(Linux)、VC(Windows)等C 语言编 译环境。 实验原理： 古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法进行文字信息的加密和解密。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 1. 替代密码 替代密码算法的原理是使用替代法进行加密，就是将文中的字符用其它字符替代后形成密文。例如，明文字母a、b、c、d，用D、E、F、G 做对应替换后形成密文。 替代密码包括多种类型，如单表替代密码、多明码替代密码、多字母替代密码、多表替 代密码等。下面我们介绍一种典型的单表替代密码——凯撒（Caesar）密码，又叫循环移位密码。它的加密方法就是将文中的每个字母用此字符在字母表中后面第K 个字母替代。它的加密过程可以表示为下面的函数： E(m)=(m+k) mod n 其中，m 为明文字母在字母表中的位置数；n 为字母表的字母个数；k 为密钥；E(m)为 密文字母在字母表中对应的位置数。 例如，对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设k=5，则按照上式计算出来的 密文为L，计算过程如下： E(8)=(m+k) mod n=(8+5) mod 26=13=I 2. 置换密码 置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现 明文信息的加密。置换密码有时又称为换位密码。 矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给定的顺序安排在 一个矩阵中，然后根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6 个字母的形式排在矩阵中，形成如 下形式： a t t a c k b e g i n s a t f i v e 根据密钥cipher 中各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换： 《—现代密码学—》 实验指导书 适用专业：计算机科学与技术 江苏科技大学计算机科学学院 2011年11 月 实验一古典密码 实验学时：2学时 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的 编程实现古典密码的加解密方法。 二、实验内容 （1）移位密码的加密和解密函数。 （2）仿射密码的加密和解密函数。 （3）维吉尼亚密码的加密和解密函数。 三、实验原理、方法和手段 （1）移位密码 对于明文字符x ，加密密钥k ，加密方法为 ,1,2,,25y x k k =+= 解密方法为 ,1,2,,25x y k k =-= （2）仿射密码 对于明文字符x ，加密密钥(,)a b ，加密方法为 ,gcd(,26)1,1,2,,25y ax b a b =+== 解密方法为 1()x a y b -=- （3）维吉尼亚密码 选取密钥字Key ，将明文按照密钥字长度分组，将明文与密钥字对应字符相加并对26求余，即为密文字符。 i i i y x k =+ 解密过程为 i i i x y k =- 四、实验组织运行要求 本实验采用集中授课形式，每个同学独立完成上述实验要求。 五、实验条件 每人一台计算机独立完成实验，有如下条件： （1）硬件：微机； （2）软件：VC++6.0、VC++.Net 2005。 六、实验步骤 （1）将各函数编写完成； （2）在主函数中调用各函数，实现加密和解密。 七、实验报告 实验报告主要包括实验目的、实验内容、实验原理、源程序及结果。移位密码加密: #include 云南大学数学与统计学实验教学中心实验报告 一、实验目的： 通过实验掌握AES加密实验的构造算法，以及其重要思想。 二、实验内容： 查阅资料，实现AES密码体制的编码算法、译码算法、子密钥生成算法 三、实验环境 Win7、Eclipse 四、实验过程（请学生认真填写）： 实验过程、结果以及相应的解释： 1. 预备知识 密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），是一种对称加密的方法。 本实验使用Java平台来编写的，虽然在java中已经很好的实现了AES等安全机制，但是为了了解如何实现，还是写了一个AES加密的java程序。 2. 实验过程 A、原理分析： 大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。 AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体（state）”，其初值就 是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支 持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均 包含4个步骤： AddRoundKey —矩阵中的每一个字节都与该次回合金钥（round key）做XOR运算；每个子 密钥由密钥生成方案产生。 SubBytes —通过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。 ShiftRows —将矩阵中的每个横列进行循环式移位。 MixColumns —为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的 四个字节。 最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。 B、具体代码如下： //如6.2，若是将每一行看做是一个对象的话 //具体实现的整体结构思想如此下图实验二 古典密码
实验一_经典密码学实验_
对称密码算法DES第一次实验
古典密码学实验
密码学实验报告总结
密码学对称加密算法
文件的加密解密压缩和压缩文件密码的管理
现代密码学-古典密码实验报告
凯撒密码的加密和解密
杭电密码学DES密码实验介绍
对称加密算法
信息安全 实验五 古典密码算法
密码学实验报告
对称密码体制